[發明專利]用于電機的具有橫截面形狀變化的導體的定子

在審

• 申請號: 202011257044.4
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112821624A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 弗朗哥·倫納迪;貝基·蘇·莫里斯;邁克爾·W·德格納
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02K3/12
• 分類號: H02K3/12;H02K3/28;H02K3/50
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

本公開提供“用于電機的具有橫截面形狀變化的導體的定子”。一種用于電機的定子以分層形成，從而形成具有軸向狹槽的芯以及多個跨欄形導體。每個導體包括設置在狹槽中的第一立柱和第二立柱，以及連接立柱并在芯端面上方周向延伸的橋接件。第一立柱比第二立柱在徑向上更靠近芯中心軸線。每個橋接件從第一立柱徑向向外跨接到第二立柱。徑向相鄰的橋接件彼此相鄰地嵌套而不橫越彼此。橋接件的第一端與第一立柱之間的接合部限定徑向面向外的突出部，并且第二端與第二立柱之間的接合部限定徑向面向內的突出部。每個橋接件越過其徑向向內相鄰導體的面向外的突出部，并且越過其徑向向外相鄰導體的面向內的突出部。

技術領域

本公開涉及電機的領域。更具體地，本公開涉及一種用于其中繞組的橫截面以減小端匝(end-turn)長度的方式變化的這樣一類馬達的定子。

背景技術

電機(馬達、發電機等)由許多不同類型的電機共有的若干基本部件構成：一個或多個載流部件(導體或繞組)；磁路部件(芯)；和磁場源(線圈或磁體)。在典型的馬達(包括當前在大多數電動車輛中采用的那些馬達)中，定子包括繞組，所述繞組包括軸向延伸穿過芯(通常穿過由芯限定的狹槽)的多個筆直部分以及在芯的每個軸向端部外部和所述每個軸向端部處的多個部分(通常被稱為端匝)。端匝將由芯限定的狹槽內的軸向取向的導體電連接，從而完成電路并產生期望/所需數量的電氣相位。盡管端匝區域對于電機的正常運轉是必要的，但是端匝區域會影響電損耗、重量、成本和體積，但不會影響扭矩。因此，期望減小端匝的長度和電阻。

常規已知的是，通過將U形“發夾型導體”從定子的第一軸向端部插入形成在定子中的軸向延伸的狹槽中，并且隨后將發夾型導體的從定子的相對第二軸向端部突出的端部互連(根據需要來實現期望的電路路徑)，來制造EM的定子。每個發夾型導體常規地通過將銅桿或銅條彎曲成具有矩形橫截面來制造。因此，導體橫截面的形狀和面積在整個電機中保持相同。端匝必須在定子的兩端處軸向地橫越彼此，并且這增加了繞組的總長度。因此，端匝可構成總繞組長度的顯著部分，在短堆疊電機(定義為半徑遠大于軸向長度的電機)中，端匝可達到總銅含量的50％。

已經提出了允許通過增材制造(通常也稱為三維(3D)打印)生產電機部件的構造。然而，所提出的構造中沒有一個能夠制造其中端匝不軸向地橫越彼此的分布式繞組定子。消除此類橫越將顯著改善電機。

發明內容

在用于電機的定子的第一公開實施例中，分層被布置為形成：芯，其限定平行于芯的中心軸線延伸并由齒部分開的多個狹槽；以及多個跨欄形導體。所述跨欄形導體中的每一個包括設置在所述狹槽中的不同狹槽中的第一立柱(upright)和第二立柱，并且還包括橋接件，所述橋接件連接立柱并在芯的端面上方周向延伸。第一立柱比第二立柱在徑向上更靠近中心軸線，并且所述橋接件中的每一個從第一立柱徑向向外跨接到第二立柱。徑向相鄰的橋接件彼此相鄰地嵌套而不橫越彼此。

在第一實施例的另一特征中，橋接件的第一端與相應的第一立柱的徑向內部部分連接以在第一端與第一立柱之間的接合部處限定徑向面向外的突出部，并且所述橋接件的相對的第二端與相應的第二立柱的徑向外部部分連接以在第二端與第二立柱之間的接合部處限定徑向面向內的突出部。導體中從第一導體徑向向外定位的第二導體的橋接件越過面向外的突出部；并且導體中從第一橋接件向內徑向設置的第三導體的橋接件越過面向內的突出部。這使得端匝的布局非常緊湊且有效，并且可通過增材制造工藝來制造。

面向內的突出部和面向外的突出部可相對于芯端面的平面傾斜，以提供橋接件與相應的突出部相遇處的橫截面面積的逐漸變化。

第一立柱和第二立柱的橫截面面積可相等，并且橋接件的橫截面面積在任何地方都不小于第一立柱和第二立柱的橫截面面積。

在本文公開的第二實施例中，所述橋接件中的一個橋接件的越過包含立柱的狹槽之間的中間狹槽的部段在徑向上薄于所述橋接件的越過緊鄰所述中間狹槽的齒部的部段。